ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ്: അപ്ലിക്കേഷനുകളും ആരോഗ്യ ആനുകൂല്യങ്ങളും

ക്ലാസിക് മൈക്രോസ്‌കോപ്പിന്റെ സുപ്രധാന വ്യതിയാനത്തെ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സഹായത്തോടെ, ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലമോ ഇന്റീരിയറോ ചിത്രീകരിക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും.

എന്താണ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ്?

ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ക്ലാസിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ ഒരു പ്രധാന വ്യതിയാനത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. മുൻകാലങ്ങളിൽ, ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിനെ സൂപ്പർമിക്രോസ്കോപ്പ് എന്നും വിളിച്ചിരുന്നു. ഇലക്ട്രോണിക് ബീമുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വസ്തുക്കളെ ചിത്രീകൃതമായി വലുതാക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രീയ ഉപകരണമായി ഇത് പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് കൂടുതൽ സമഗ്രമായ പരിശോധനയ്ക്ക് അനുവദിക്കുന്നു. ലൈറ്റ് മൈക്രോസ്കോപ്പിനേക്കാൾ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനുകൾ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് നേടാൻ കഴിയും. ലൈറ്റ് മൈക്രോസ്‌കോപ്പുകൾക്ക് ഏറ്റവും മികച്ച സാഹചര്യത്തിൽ രണ്ടായിരം തവണ വലുതാക്കാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, രണ്ട് പോയിന്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ പകുതിയിൽ കുറവാണെങ്കിൽ, മനുഷ്യന്റെ കണ്ണിന് അവയെ പ്രത്യേകമായി വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല. ഒരു ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് 1: 1,000,000 വലുതാക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ തരംഗങ്ങൾ പ്രകാശ തരംഗങ്ങളേക്കാൾ വളരെ കുറവാണെന്നതാണ് ഇതിന് കാരണം. ഇടപെടുന്ന വായു ഇല്ലാതാക്കാൻ തന്മാത്രകൾ, ഇലക്ട്രോൺ ബീം വൻതോതിലുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളാൽ ഒരു ശൂന്യതയിലെ വസ്തുവിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ആദ്യത്തെ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് 1931 ൽ ജർമ്മൻ ഇലക്ട്രിക്കൽ എഞ്ചിനീയർമാരായ ഏണസ്റ്റ് റസ്‌കയും (1906-1988) മാക്സ് നോളും (1897-1969) വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. എന്നിരുന്നാലും, തുടക്കത്തിൽ, ഇലക്ട്രോൺ സുതാര്യമായ വസ്തുക്കളേക്കാൾ ചെറിയ മെറ്റൽ ഗ്രേറ്റിംഗുകൾ ചിത്രങ്ങളായി വർത്തിച്ചു. 1938 ൽ വാണിജ്യാവശ്യങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിച്ച ആദ്യത്തെ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പും ഏണസ്റ്റ് റസ്ക നിർമ്മിച്ചു. 1986 ൽ റുസ്കയ്ക്ക് സൂപ്പർമിക്രോസ്കോപ്പിനായി ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. കാലങ്ങളായി, ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി തുടർച്ചയായി പുതിയ ഡിസൈനുകൾക്കും സാങ്കേതിക മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾക്കും വിധേയമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, അതിനാൽ ഇന്നത്തെ കാലത്ത് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഇല്ലാതെ ശാസ്ത്രത്തെ സങ്കൽപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ല.

രൂപങ്ങൾ, തരങ്ങൾ, തരങ്ങൾ

സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (എസ്ഇഎം), ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (ടിഇഎം) എന്നിവയാണ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ പ്രധാന അടിസ്ഥാന തരം. സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഒരു ഖര വസ്തുവിനു കുറുകെ നേർത്ത ഇലക്ട്രോൺ ബീം സ്കാൻ ചെയ്യുന്നു. ഒബ്‌ജക്റ്റിൽ നിന്ന് വീണ്ടും ഉയർന്നുവരുന്നതോ ബാക്ക്‌സ്‌കാറ്റർ ചെയ്തതോ ആയ ഇലക്ട്രോണുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് സിഗ്നലുകൾ സമന്വയിപ്പിച്ച് കണ്ടെത്താനാകും. കണ്ടെത്തിയ കറന്റ് ഇലക്ട്രോൺ ബീം സ്കാൻ ചെയ്യുന്ന പിക്സലിന്റെ തീവ്രത മൂല്യം നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഒരു ചട്ടം പോലെ, നിർണ്ണയിച്ച ഡാറ്റ കണക്റ്റുചെയ്‌ത സ്ക്രീനിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. ഈ രീതിയിൽ, തത്സമയം ചിത്രത്തിന്റെ ബിൽഡ്അപ്പ് പിന്തുടരാൻ ഉപയോക്താവിന് കഴിയും. ഇലക്ട്രോണിക് ബീമുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സ്കാൻ ചെയ്യുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. വിഷ്വലൈസേഷനായി, ഉപകരണം ഒരു ഫ്ലൂറസെന്റ് സ്ക്രീനിൽ ഉടനീളം ചിത്രങ്ങളെ നയിക്കുന്നു. ഫോട്ടോഗ്രഫിക്ക് ശേഷം, ചിത്രങ്ങൾ 1: 200,000 വരെ വലുതാക്കാം. ഏണസ്റ്റ് റസ്‌ക ഉത്ഭവിച്ച ഒരു ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരിശോധിക്കേണ്ട വസ്തുവിന് ഉചിതമായ നേർത്തതായിരിക്കണം, അത് ഇലക്ട്രോണുകൾ വികിരണം ചെയ്യുന്നു. ഒബ്ജക്റ്റിന്റെ ഉചിതമായ കനം കുറച്ച് നാനോമീറ്ററിൽ നിന്ന് നിരവധി മൈക്രോമീറ്ററിലേക്ക് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു, ഇത് ഒബ്ജക്റ്റ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ആറ്റങ്ങളുടെ ആറ്റോമിക സംഖ്യ, ആവശ്യമുള്ള മിഴിവ്, ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന വോൾട്ടേജിന്റെ നില എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന വോൾട്ടേജും ആറ്റോമിക സംഖ്യയും കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഒബ്ജക്റ്റ് കനംകുറഞ്ഞതായിരിക്കണം. ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട ഇലക്ട്രോണുകളാണ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ ചിത്രം രൂപപ്പെടുന്നത്. സങ്കീർണ്ണമായ പ്രോട്ടീൻ ഘടനകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന കൈറോഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (കെഇഎം), ഉയർന്ന ആക്സിലറേഷൻ മാർജിൻ ഉള്ള ഹൈ-വോൾട്ടേജ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്നിവയാണ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ മറ്റ് ഉപവിഭാഗങ്ങൾ. വിപുലമായ ഒബ്‌ജക്റ്റുകൾ ചിത്രീകരിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഘടനയും പ്രവർത്തന രീതിയും

ഒരു ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പിന്റെ ഘടനയ്‌ക്ക് അകത്ത് ഒരു നേരിയ മൈക്രോസ്‌കോപ്പുമായി വളരെ സാമ്യമുണ്ടെന്ന് തോന്നുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സമാന്തരങ്ങളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇലക്ട്രോൺ തോക്ക് മുകളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഏറ്റവും ലളിതമായ സാഹചര്യത്തിൽ, ഇത് ഒരു ടങ്ങ്സ്റ്റൺ വയർ ആകാം. ഇത് ചൂടാക്കുകയും ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മോതിരം പോലെയുള്ള ആകൃതിയിലുള്ള വൈദ്യുതകാന്തികങ്ങളാണ് ഇലക്ട്രോൺ ബീം കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. ലൈറ്റ് മൈക്രോസ്കോപ്പിലെ ലെൻസുകൾക്ക് സമാനമാണ് വൈദ്യുതകാന്തികങ്ങൾ. മികച്ച ഇലക്ട്രോൺ ബീം ഇപ്പോൾ സാമ്പിളിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായി ഇലക്ട്രോണുകളെ തട്ടിമാറ്റാൻ കഴിയും. ഇലക്ട്രോണുകൾ വീണ്ടും ഒരു ഡിറ്റക്ടർ വഴി ശേഖരിക്കും, അതിൽ നിന്ന് ഒരു ചിത്രം സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഇലക്ട്രോൺ ബീം ചലിക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ, ഒരു പോയിന്റ് മാത്രമേ ഇമേജ് ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. എന്നിരുന്നാലും, ഒരു ഉപരിതലത്തിന്റെ സ്കാനിംഗ് നടന്നാൽ, ഒരു മാറ്റം സംഭവിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ ബീം വൈദ്യുതകാന്തികങ്ങളാൽ വ്യതിചലിപ്പിക്കുകയും പരിശോധിക്കേണ്ട ഒബ്ജക്റ്റിന് മുകളിലൂടെ വരി വഴി നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സ്കാനിംഗ് ഒബ്ജക്റ്റിന്റെ വലുതാക്കിയതും ഉയർന്ന മിഴിവുള്ളതുമായ ചിത്രം പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. പരീക്ഷകന് വസ്തുവിനോട് കൂടുതൽ അടുക്കാൻ താൽപ്പര്യമുണ്ടെങ്കിൽ, ഇലക്ട്രോൺ ബീം സ്കാൻ ചെയ്യുന്ന പ്രദേശം കുറയ്ക്കുകയേ വേണ്ടൂ. സ്കാനിംഗ് ഏരിയ ചെറുതാണെങ്കിൽ, വലിയ ഒബ്ജക്റ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കും. നിർമ്മിച്ച ആദ്യത്തെ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് പരിശോധിച്ച വസ്തുക്കളെ 400 തവണ വലുതാക്കി. ആധുനിക കാലത്ത്, ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ഒരു വസ്തുവിനെ 500,000 തവണ പോലും വലുതാക്കാൻ കഴിയും.

മെഡിക്കൽ, ആരോഗ്യ ആനുകൂല്യങ്ങൾ

വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിനും ബയോളജി പോലുള്ള ശാസ്ത്ര ശാഖകൾക്കും ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട കണ്ടുപിടുത്തമാണ്. അതിനാൽ, ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ച് മികച്ച പരീക്ഷാ ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കും. വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിന് പ്രത്യേകിച്ചും പ്രധാനം എന്നത് വസ്തുതയായിരുന്നു വൈറസുകൾ ഇപ്പോൾ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് പരിശോധിക്കാം. വൈറസുകളും, ഉദാഹരണത്തിന്, എന്നതിനേക്കാൾ പലമടങ്ങ് ചെറുതാണ് ബാക്ടീരിയഅതിനാൽ അവയെ ഒരു നേരിയ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് വിശദമായി ചിത്രീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല. ഒരു സെല്ലിന്റെ അകം ലൈറ്റ് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വിശദമായി മനസ്സിലാക്കാനും കഴിയില്ല. എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിനൊപ്പം ഇത് മാറി. ഇപ്പോൾ, പോലുള്ള അപകടകരമായ രോഗങ്ങൾ എയ്ഡ്സ് (എച്ച്ഐവി) അല്ലെങ്കിൽ മുയൽ ഇലക്ട്രോണിക് മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ നന്നായി അന്വേഷിക്കാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന് ചില ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, പരിശോധിച്ച വസ്തുക്കളെ ചൂടാക്കുന്നതിനാലോ അല്ലെങ്കിൽ വേഗതയേറിയ ഇലക്ട്രോണുകൾ പൂർണ്ണ ആറ്റങ്ങളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിനാലോ ഇലക്ട്രോൺ ബീം ബാധിക്കാം. കൂടാതെ, ഒരു ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ ഏറ്റെടുക്കലും പരിപാലനച്ചെലവും വളരെ ഉയർന്നതാണ്. ഇക്കാരണത്താൽ, ഉപകരണങ്ങൾ പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങളോ സ്വകാര്യ സേവന ദാതാക്കളോ ആണ്.